JP6732273B2 - 管雄ネジローリング加工方法、ローリングヘッド、設備、モジュールと管雄ネジ生産線及びその製品 - Google Patents
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Description
好ましくは、前記変速装置出力主軸は、前記第一ローリングヘッド座及び前記第二ローリングヘッド座との機械的係合方式がウォームとウォームホイールの係合であり、前記ウォームは、その一端が前記変速装置の出力軸と機械的に係合し、他端が第一ウォームホイール及び第二ウォームホイールと係合し、前記第一ウォームホイール及び第二ウォームホイールの中心にそれぞれ前記第一ローリングヘッド座及び前記第二ローリングヘッド座が設けられている。更に好ましくは、少なくとも一つの第三ウォームホイール及びそれに取付けられた加工工具ヘッド座を更に備え、前記加工工具ヘッド座にはキー溝を介してテーパ切削加工工具、ブランク校正工具、端面加工工具及びネジ表面加工工具のうち一方が取付けられている。
該有規則の中空ブランクは、後続のネジローリング要求に符合し、試験により、且つその真円度が10%〜35%増加することを見出したことになり、一方、管ネジ成型ローリング輪の数とプリ成型ローリング輪の数が奇数と偶数で異なるようにする方案は、管雄ネジローリング輪をローリングする同時に中空ブランクの残留応力を更に開放され、(鋼管)中空ブランクの元の残留曲率範囲が更に減少し、螺旋ローリング輪が円度校正及び管雄ネジ成型の両機能を持つものであり、一定の楕円度を有する円柱形又は円錐形又は円柱円錐混合形のローリン部部分が更に要求に符合する管雄ネジにローリング成型されことになり、管雄ネジのローリングを解決し、特に溶接管及び薄壁管がローリング初期に真円度増加によって変形し、ローリングが失敗する問題を解決し、中空ブランクの真円度の適用性を大きく拡大する。
従来のウェルドシームレス鋼管、厚壁及び薄い壁の中空ブランクに適用されるのみならず、柔らかい各々の壁厚の銅管又はアルミ合金管等の他の金属中空ブランクに適用されることになり、異なる中空ブランクの外径公差、降伏強度、弾性率及び管雄ネジローリング時に弾塑性変形力に対する計算によって、プリ成型ローリング輪の径方向位置及びテーパ、ローリング回数と時間、ローリング輪の数と螺旋線の長さ、ブランクの残留応力と弾塑性変形及びその必要なローリング力を制御し、前後ローリングプリ成型ネジのピッチが管雄ネジのピッチと同じであり、ネジ山高さとネジ山型が違い、管ネジ成型ローリング輪の数、形式及びローリング方式と合わせて、ローリング設備を簡素化し、終にローリング管雄ネジ製品の合格率が99%以上になり、ローリング管ネジ技術の実用性を大きく増強している。
用語「奇数と偶数で異なる」とは、加工順序における前後の任意の二つのローリング輪組において、一つのローリング輪組に含まれたローリング輪の数が奇数であれば、もう一つのローリング輪組に含まれたローリング輪の数が偶数であることを意味する。
図1は、従来のローリングプロセス概略図である。図1aに示すように、中空ブランク40は、ネジローリングの前に先にテーパプレス型13で瞬間的な軸方向の打ち抜きにて円錐面425を形成しておくように形成される、或いは、図1bに示すように、軸方向切削装置9中の切削刃91にてトータルの円錐面425を切削してから、図1cに示すように、ローリング輪80にて円錐面425を含む中空ブランク46に対してネジローリング加工を行うように形成される。
2、巨大な軸方向における瞬間的なプレス圧力に起因し、テーパ成形時に、管体材料特に溶接管の継ぎ目の材料が隠れた破壊及び隠れない破壊等の破壊を受け易くなることになり、管雄ネジ製品の安全なリスクを来す可能性がある。図1bは切削プロセスの欠陥を示し、ここに説明を省略する。
具体的な一実施例においては、本発明に係る管雄ネジ成型ローリングプロセスには、プリ成型ローリングと管ネジ成型ローリングの両基本ステップが含まれており、即ち、更に中空ブランク上をプリ成型ローリン輪にてネジプリローリングしてから、管雄ネジ成型ローリング輪にてプリローリング後の、真円度、開口外径、テーパ、ネジ山高さ、軸方向の長さが後続のローリング要求に合った中空ブランクを更に管ネジ成型ローリング加工を行うと共に、プロセス過程中において、プリ成型ローリングのローリング輪の数と管雄ネジ成型ローリングのローリング輪の数のうち一方が偶数であれば、他方が奇数でなればならないように含まれている。
ネジの山型:好ましくは、は正弦線ネジである。
テーパ:ローリング円柱管雄ネジに用いられると、前記プリ成型ネジのテーパを0°にする。
本発明の精神によれば、相隣する二つのローリングステップにおけるローリング輪の数は、異ならなくてはいけず、即ち、プリ成型ローリングと管雄ネジ成型ローリングの二つの異なるプロセスステップの実施例において、プリ成型ローリングのローリング輪の数と管雄ネジ成型ローリングのローリング輪の数のうち一方が偶数であれば、他方が奇数でなればならない。プリ成型ローリングプロセス中のローリング輪の数が奇数であれば、相隣する前記管雄ネジ成型ローリングプロセス中のローリング輪の数が偶数でなければならず、前記プリ成型ローリングプロセス中のローリング輪の数が偶数であれば、相隣する前記管雄ネジ成型ローリングプロセス中のローリング輪の数が奇数でなければならない。奇数と偶数が合っている場合に、更に、プリ成型ネジのネジ山高さ、ネジ山型、プリ成型されたブランク開口外径、テーパ、軸方向長さを有効的に制御することで、管ネジ成型ローリング製品の良品率を著しく向上させることが可能になる。
本発明に係るプリ成型ローリングヘッドと管ネジ成型ローリングヘッドとは、相同又は類似の構造設計を採用できる。具体的な一実施例において、プリ成型ローリングヘッドと管ネジ成型ローリングヘッドとは、何れも、ローリングホイールと調節盤を備える構造設計又はローリングホイールのみを備える構造設計を採用できる。図10〜16は、本発明に係る通用のローリングヘッド構造の実施例を詳しく示している。
プリ成型ローリングヘッドが図10に示す構造を採用し、管ネジ成型ローリングヘッドが図13に示す構造を採用すると、図10中の光電誘導制御調節バー121によって制御されるプリ成型ローリング時間が図13中の制御調整バー122によって制御されるネジローリング時間と合い、合格の管雄ネジ製品をローリングできるようになる。動力電機は、ピン軸77によって駆動されるローリングヘッドで回動されることにより、ローリング輪8がローリング輪軸83を囲む。
図17cに示すローリング輪軸83は、その円柱端部833が軸孔係合を形成するように摺動ブロック836の孔中に取付けられ、前記摺動ブロック836が円柱と円弧の係合を形成するように前記調節盤の弧状溝762(図15a)に取付けられる。更に、ローリングヘッドの末端に、ローリング時間とローリング長さを制御する制御調節バー122が装着される。前記ローリングホイールは、ローリングヘッドフレーム68(図18に示すように)を介して設備フレーム(図示せず)に浮動固定される。
前記径方向位置の設置は、プリ成型後の中空ブランクの開口外径によって決まる。
本発明に係るプリ成型ローリングヘッドと管ネジ成型ローリングヘッドとは、分かれるようになってもよく、一体に組み合ってもよい。両者が一体に組合うと、工程を有効的に省略でき、ローリングにて加工される管雄ネジを形成し、全体の設計がコンパクトになり、搬送と取付に寄与する。
図23〜30と図32は、本発明に係る回転式ローリング加工モジュールの4つ実施例の分布構造図であり、ローリングヘッドが動力(サーボ)電機によって駆動され、減速器、ウォーム・ウォームホイール等の機械伝動にてローリングヘッドを回転するように駆動する。ローリングヘッドには、図10又は図13中のキー溝67又は77でプリ成型ローリングヘッド、管ネジ成型ローリングヘッド及び例えば開口端面外面取り加工カッター、内部修正カッター、テーパ修正カッター及びネジ表面摩損又は熱処理工具等の他の加工工具を取り付ける。このような中空ブランクが固定でローリングヘッドが回転する加工方式は、長い管の管雄ネジ加工に適合し、特に石油管路の管雄ネジ加工に極めて有利である。石油管路の管雄ネジ加工には、内孔の寸法制御がかなり重要になる。このため、我々は、ローリング加工円柱又は円錐面プロセスを用いず、テーパを切削加工する方法にて円錐面を加工してから管雄ネジをローリングできる。管雄ネジを加工した後、内孔に対して補正加工プロセスを行ってもよい。プリ成型ローリングヘッドと管ネジローリングヘッド構造は、図13に類似するので、説明を省略する。
図31は、本発明に係るダブルヘッド式の円錐管ネジ成型ローリング生産線の構造概略図である。
図35は、本発明の方法、モジュールヘッド、モジュール、設備及びと管雄ネジ生産線による加工されるプリ成型製品概略図である。図35aは、本発明に係る一つの円柱形プリ成型製品であり、図35bは、本発明に係る一つの円錐形プリ成型製品であり、図35cは、本発明に係る一つの円柱円錐混合形プリ成型製品であり、図35dは、図35aと図35b及び図35cの正弦線管ネジのネジ山型局部概略図であり、図示されたプリ成型ネジのピッチが後続管雄ネジ成型部分のピッチと同じであり、前記プリ成型ネジのネジ山高さが前記管雄ネジ成型部分のネジ山高さよりも小さくなり、前記プリ成型ネジの山型の断面積輪郭線が前記管雄ネジの山型の断面積輪郭線を超えず、比較的に好ましくは、前記プリ成型ネジは正弦線ネジであり、前記第一ステップによって加工された前記中空ブランクが、外面のねじ山の表面粗度Raは0.125より小さくて、表面硬度は20%〜100%高まって、真円度は10%〜50%下がり、特に好ましくは、ブランクのコーティングを維持し、特に亜鉛めっき鋼管について、表面亜鉛層が維持できる。
以下、ガス業界の常用規格がDN32、長さが6000mm、壁厚が3.5mm、真円度が150um、材料がQ235のガス専用亜鉛メッキ鍛接管の取付現場を例とし、図1、図3、図5、図32を参照して従来のローリング加工管雄ネジプロセスと比較し、本発明に係る前述目的、技術案、有益効果を更に説明する。
プリ成型ネジのピッチが中空ブランク外径、壁厚、材料、真円度及びネジ山高さによって、管雄ネジローリング輪のピッチと30%以下の公差である。
Claims (15)
- 第一ローリング輪組と第二ローリング輪組で中空ブランクを順にローリング加工する管雄ネジのローリング加工方法であって、
前記第一ローリング輪組は、少なくとも円周方向に配置された三つの第一ローリング輪を含み、前記第二ローリング輪組は、少なくとも円周方向に配置された二つの第二ローリング輪を含み、前記第一ローリング輪は、外面にプリ成型ネジがある第一ローリング輪であり、前記第二ローリング輪は、外面が管雄ネジ成型部分を有し、
前記ローリング加工方法は、
前記第一ローリング輪組が前記中空ブランクの外面をネジ付きの円柱面又はネジ付きの円錐面又はネジ付きの円柱円錐混合面にローリング加工する第一ステップと、
前記第二ローリングが第一ステップによって加工された前記中空ブランクの外面を再びローリングして管雄ネジをローリング形成する第二ステップと、を備え、
前記第一ローリング輪組における第一ローリング輪の数と前記第二ローリング輪組における第二ローリング輪の数のうち一方が奇数であると、他方が偶数であり、
前記プリ成型ネジのピッチが前記管雄ネジ成型部分のピッチと同じであり、前記プリ成型ネジのネジ山高さが前記管雄ネジ成型部分のネジ山高さよりも小さくなっている、ことを特徴とする管雄ネジのローリング加工方法。 - 前記第一ローリング輪組における第一ローリング輪の数が前記第二ローリング輪組における第一ローリング輪の数よりも多くなっている、請求項1に記載の管雄ネジのローリング加工方法。
- 円錐管雄ネジを加工する方法であり、前記第一ローリング輪組におけるローリング輪は環形ローリング輪であり、前記第二ローリング輪組におけるローリング輪は螺旋ローリング輪である、請求項1に記載の管雄ネジのローリング加工方法。
- 円錐管雄ネジを加工する方法であり、前記ローリング輪は、円錐形ローリング輪であると共に、プリ成型ネジを有し、その軸線が加工される中空ブランクの軸線と共に垂直方向に対して9度以下のオフセットを有する、好ましくは、3度以下のオフセットを有する、請求項1に記載の管雄ネジのローリング加工方法。
- 円錐管雄ネジを加工する方法であり、前記第一ローリング輪組が前記中空ブランク上の加工される前記管雄ネジ部分の外面をネジ付きの円錐面にローリング加工すると共に、前記円錐面のテーパを2°〜12°にし、好ましくは、3°30’’〜 8°30’’にする、請求項1に記載の管雄ネジのローリング加工方法。
- 前記第一ステップによって加工された前記ネジ付きの円柱面又はネジ付きの円錐面又はネジ付きの円柱円錐混合面の軸方向長さが加工される管雄ネジの軸方向長さの以上であり、好ましくは、1〜3個のピッチだけ大きくなる、請求項1に記載の管雄ネジのローリング加工方法。
- 前記方法は、プリ成型ローリング加工を介した中空ブランク外面に管雄ネジ成型ローリング加工を行うものであり、前記プリ成型ローリング加工とは、第一ローリング輪組で前記中空ブランクの外面をネジ付きの円柱面又はネジ付きの円錐面又はネジ付きの円柱円錐混合面にローリング加工するものであり、前記第一ローリング輪組は、少なくとも三つの円周に沿って配置された外面にプリ成型ネジがある第一ローリング輪を含み、前記管雄ネジ成型ローリング加工は、第二ローリング輪組によって完成され、前記第二ローリング輪組は、少なくとも二つの円周に沿って配置された外面が管雄ネジ成型部分を有する第二ローリング輪を含み、前記第二ローリング輪が管雄ネジ成型部分を有し、前記第一ローリング輪組中の第一ローリング輪の数と前記第二ローリング輪組中の第二ローリング輪の数のうち一方が奇数であり、他方が偶数であり、前記プリ成型ネジのピッチが前記管雄ネジ成型部分のピッチと同じであり、前記プリ成型ネジのネジ山高さが前記管雄ネジ成型部分のネジ山高さよりも小さくなっている、ことを特徴とする管雄ネジのローリング加工方法。
- 少なくとも円周方向に配置された三つの第一ローリング輪を含み、好ましくは、少なくとも円周方向に配置された四つの第一ローリング輪を含み、外面にプリ成型ネジがある第一ローリング輪の第一ローリングヘッドと、
少なくとも円周方向に配置された二つの第二ローリング輪を含み、好ましくは、少なくとも円周方向に配置された三つの第二ローリング輪を含み、管雄ネジ成型部分を有する第二ローリングヘッドとを備え、
前記第一ローリング輪組における第一ローリング輪の数と前記第二ローリング輪組における第二ローリング輪の数のうち一方が奇数であると、他方が偶数であり、
更に好ましくは、前記第一ローリング輪ヘッドにおける第一ローリング輪の数が前記第二ローリングヘッドにおける第一ローリング輪の数よりも多くなり、
前記第一ローリング輪のピッチが前記第二ローリング輪のピッチと同じであり、前記第一ローリング輪のネジ山高さが前記第二ローリング輪のネジ山高さよりも小さくなっている、ことを特徴とする管雄ネジローリング加工モジュール。 - 前記第一ローリング輪組における第一ローリング輪は、環形ローリング輪であり、前記第二ローリング輪組における第二ローリング輪は、螺旋ローリング輪である、請求項8に記載の管雄ネジローリング加工モジュール。
- 前記第一ローリング輪は、外面にプリ成型ネジがある円錐形ローリング輪であると共に、前記プリ成型ネジがある円錐形ローリング輪のテーパが2°〜12°であり、好ましくは3°30’’〜 8°30’’である、請求項8に記載の管雄ネジローリング加工モジュール。
- 前記第一ローリングヘッド及び第二ローリングヘッドは、一体に組合わせられており、前記第一ローリングヘッド及び第二ローリングヘッドは、加工される中空ブランクと同軸に設置され、前記第一ローリングヘッドが管雄ネジ加工始めに近い側に設置される、請求項8に記載の管雄ネジローリング加工モジュール。
- 第一ローリングヘッド座、第二ローリングヘッド座、変速装置及び動力電機を更に備え、前記第一ローリングヘッド座に前記第一ローリングヘッドが固定装着され、前記第二ローリングヘッド座に前記第二ローリングヘッドが固定装着され、前記変速装置の入力主軸が前記動力電機の出力主軸と機械的に係合し、前記変速装置の出力主軸が第一ローリングヘッド座及び第二ローリングヘッド座と同時に機械的に係合し、動力電機は、変速装置を介して前記第一ローリングヘッド座及び第二ローリングヘッド座を回転するように駆動し、第一ローリングヘッド及び第二ローリングヘッドを回転するように駆動する、請求項8に記載の管雄ネジローリング加工モジュール。
- 少なくとも請求項8又は9のうち何れか一項に記載の管雄ネジローリング加工モジュールを備え、ベース、動力電機、ワーククランプ装置、電機制御装置、及び変速装置を更に備え、前記ベースには、前記動力電機、前記電機制御装置、前記ワーククランプ装置及び前記管雄ネジローリング加工モジュールが設けられており、前記動力電機と前記ワーククランプ装置とは、前記変速装置介して互いに接続し、前記動力電機は、電機制御装置の制御で、前記変速装置を介して前記ワーククランプ装置によって挟持される中空ブランクを回転するように駆動し、前記ワーククランプ装置によって挟持される中空ブランクと前記管雄ネジローリング加工モジュールとが相対ローリング回転運動を発生するようにする、ことを特徴とする管雄ネジ加工設備。
- 少なくとも請求項8又は9のうち何れか一項に記載の管雄ネジローリング加工モジュールを備え、ベース、動力電機、ワーククランプ装置、電機制御装置、及び変速装置を更に備え、前記ベースには、前記動力電機、前記電機制御装置、前記ワーククランプ装置及び前記管雄ネジローリング加工モジュールが設けられており、前記動力電機と前記ワーククランプ装置とは、前記変速装置介して互いに接続し、前記動力電機は、電機制御装置の制御で、前記変速装置を介して管雄ネジローリング加工モジュールにおける第一ローリング輪および/または第二ローリング輪回転するように駆動し、前記ワーククランプ装置によって挟持される中空ブランクとが相対ローリング回転運動を発生するようにする、ことを特徴とする管雄ネジ加工設備。
- 動力装置、第一クランプ型座、第一クランプ型、第二クランプ型、クランプフレームを備え、
前記動力装置と前記第一クランプ型座とは接続し、前記第一クランプ型は、第一クランプ型座に固定装着され、前記動力装置、前記第一クランプ型および前記第一クランプ型座がクランプフレームの内の側に取付けられ、前記第二クランプ型がクランプフレームの他端に取付けられ、
前記第一クランプ型と前記第二クランプ型とは対応する位置にそれぞれ互いに第一半円柱形内腔と第二半円柱形内腔が設けられ、好ましくは、前記第一半円柱形内腔と前記第二半円柱形内腔との内面に少なくとも二つの突起の円弧形体であり、前記円弧形体のラジアンが挟持される中空ブランクのラジアンと基本的に同じであり、
前記動力装置の制御で、前記第一クランプ型座が前記第一クランプ型の移動するように駆動し、前記第二クランプ型と合わせ、中空ブランクを挟持固定される、ことを特徴とする中空ブランククランプ装置。
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